JPH102810A - Stress measuring device - Google Patents
Stress measuring deviceInfo
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- JPH102810A JPH102810A JP15800496A JP15800496A JPH102810A JP H102810 A JPH102810 A JP H102810A JP 15800496 A JP15800496 A JP 15800496A JP 15800496 A JP15800496 A JP 15800496A JP H102810 A JPH102810 A JP H102810A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、荷重が作用する対
象物に生じる応力の大きさ、あるいはその時間的変化量
を測定する装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus for measuring the magnitude of a stress generated on an object to which a load acts, or an amount of a temporal change thereof.
【0002】[0002]
【従来の技術】例えば車両等、各種対象物の荷重試験
や、衝撃試験、衝突試験等においては、対象物に付与さ
れる荷重によって該対象物に生じる応力の大きさ、ある
いはその時間的変化量(応力の大きさの時間微分値)を
測定することが一般に行われている。また、自動車の電
子制御サスペンション等の機械装置にあっては、その特
定部位(例えばサスペンションのダンパーと車体との連
結箇所等)に作用する荷重に応じた機械装置の作動制御
を行う場合には、上記特定部位の対象物に荷重によって
生じる応力の大きさ、あるいはその時間的変化量を測定
することが必要となる。2. Description of the Related Art In a load test, an impact test, a collision test, and the like of various objects such as a vehicle, the magnitude of a stress generated in the object due to a load applied to the object, or a temporal change amount thereof. It is common practice to measure (time differential value of the magnitude of stress). In the case of a mechanical device such as an electronically controlled suspension of an automobile, when the operation of the mechanical device is controlled in accordance with a load acting on a specific portion (for example, a connection portion between a suspension damper and a vehicle body), It is necessary to measure the magnitude of the stress generated by the load on the object at the specific site, or the amount of temporal change thereof.
【0003】そして、このような応力測定を行うための
装置としては、従来、対象物あるいはそれと一体化した
起歪体に例えば歪ゲージを固着し、その歪ゲージの出力
信号に基づき、対象物に生じた応力を測定するものが一
般に知られている。この場合、該歪ゲージは、対象物に
生じた応力の大きさに応じたレベルの信号を生成するも
ので、その信号レベルにより応力の大きさが測定され
る。さらに、対象物に生じた応力の時間的変化量を測定
する場合には、歪ゲージの出力信号を微分することで、
応力の時間的変化量を示す信号データを生成し、それに
より応力の時間的変化量が測定される。[0003] As an apparatus for performing such stress measurement, conventionally, for example, a strain gauge is fixed to an object or a strain-generating body integrated with the object, and based on an output signal of the strain gauge, the object is measured. It is generally known to measure the generated stress. In this case, the strain gauge generates a signal of a level corresponding to the magnitude of the stress generated in the object, and the magnitude of the stress is measured based on the signal level. Furthermore, when measuring the temporal change of the stress generated in the object, by differentiating the output signal of the strain gauge,
Signal data indicating the temporal change of the stress is generated, whereby the temporal change of the stress is measured.
【0004】しかしながら、このような従来の応力測定
装置にあっては、前記歪ゲージが一般にノイズや温度変
化等の影響を受けやすく、応力測定を安定して精度よく
行うことが困難なものとなっていた。However, in such a conventional stress measuring device, the strain gauge is generally susceptible to noise, temperature change, and the like, and it is difficult to perform stable and accurate stress measurement. I was
【0005】また、特に、対象物に生じる応力の時間的
変化量を測定する場合には、歪ゲージの出力信号を微分
することとなるが、この場合、歪ゲージの出力信号に含
まれるノイズ成分は一般に、応力の大きさに応じた信号
成分よりも高周波であるため、それを微分してなる信号
データにあっては、ノイズ成分のパワー(これはノイズ
成分の周波数に比例する)が大きくなる。従って、その
ような信号データから応力の時間的変化量を安定して精
度よく測定することはより一層困難なものとなってい
た。[0005] In particular, when measuring the temporal change of stress generated in an object, the output signal of the strain gauge is differentiated. In this case, a noise component included in the output signal of the strain gauge is used. Is generally higher in frequency than the signal component corresponding to the magnitude of the stress, so that in the signal data obtained by differentiating the signal component, the power of the noise component (which is proportional to the frequency of the noise component) increases. . Therefore, it has become even more difficult to stably and accurately measure the temporal change in stress from such signal data.
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】本発明はかかる背景に
鑑み、対象物に生じる応力の大きさ、あるいはその時間
的変化量を簡単な構成で精度よく安定して測定すること
ができる応力測定装置を提供することを目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above background, the present invention provides a stress measuring apparatus capable of accurately and stably measuring the magnitude of a stress generated in an object or its temporal change with a simple configuration. The purpose is to provide.
【0007】[0007]
【課題を解決するための手段】本願発明者等は、各種検
討を行った結果、応力に応じた透磁率変化を生じる磁歪
体を用いることで、上記の目的を達成することが可能で
あることを知見した。As a result of various studies, the inventors of the present invention have found that the above-mentioned object can be achieved by using a magnetostrictive body which changes the magnetic permeability according to stress. Was found.
【0008】すなわち、磁歪体にあっては、それを通る
磁束をφ、該磁歪体に生じる応力をσとしたとき、磁束
φの時間的変化量(dφ/dt)と、応力σの時間的変
化量(dσ/dt)との間には、次の関係式(1)が成
り立つ。That is, in a magnetostrictive body, when the magnetic flux passing through the magnetostrictive body is φ and the stress generated in the magnetostrictive body is σ, the temporal change amount (dφ / dt) of the magnetic flux φ and the temporal change of the stress σ The following relational expression (1) holds between the change amount (dσ / dt).
【0009】[0009]
【数1】 (Equation 1)
【0010】ここで、式(1)において、Bは磁歪体内
の磁束密度(∝φ)、Hは磁歪体に付与される磁界、μ
は磁歪体の透磁率である。In the equation (1), B is the magnetic flux density (密度 φ) in the magnetostrictive body, H is the magnetic field applied to the magnetostrictive body, μ
Is the magnetic permeability of the magnetostrictive body.
【0011】この場合、磁歪体では、dμ/dσは略一
定であるので、磁歪体に付与する磁界Hをその大きさ及
び方向が時間的に変化しない直流磁界(≠0)とすれ
ば、式(1)の右辺におけるH・dμ/dσは定数(≠
0)となり、従って、磁束φの時間的変化量(dφ/d
t)と、応力σの時間的変化量(dσ/dt)との間に
は次式(2)に示すように比例関係が成り立つ。In this case, since dμ / dσ is substantially constant in the magnetostrictive body, if a magnetic field H applied to the magnetostrictive body is a DC magnetic field (≠ 0) whose magnitude and direction do not change with time, the following equation is obtained. H · dμ / dσ on the right side of (1) is a constant (≠
0), and therefore the amount of change in magnetic flux φ over time (dφ / d
t) and the temporal change amount (dσ / dt) of the stress σ have a proportional relationship as shown in the following equation (2).
【0012】[0012]
【数2】 (Equation 2)
【0013】よって、磁歪体に直流磁界を付与した状態
で、磁束φの時間的変化量(dφ/dt)を検出すれ
ば、それにより直ちに応力σの時間的変化量(dσ/d
t)を測定できる。Therefore, if the temporal variation (dφ / dt) of the magnetic flux φ is detected in a state where a DC magnetic field is applied to the magnetostrictive body, the temporal variation (dσ / d) of the stress σ is immediately detected.
t) can be measured.
【0014】また、検出した磁束φの時間的変化量(d
φ/dt)を積分すれば、その積分値が次式(3)に示
すように応力σの大きさに比例するので、その積分値に
より応力σの大きさを測定できる。Further, the temporal change amount (d
By integrating (φ / dt), the integrated value is proportional to the magnitude of the stress σ as shown in the following equation (3), so that the magnitude of the stress σ can be measured from the integrated value.
【0015】[0015]
【数3】 (Equation 3)
【0016】尚、磁束φの時間的変化量(dφ/dt)
は、ファラデー及びレンツの法則に従って、磁束φと鎖
交するコイルにより該時間的変化量(dφ/dt)に比
例した起電力信号を生成することで、検出できる。The amount of change in magnetic flux φ over time (dφ / dt)
Can be detected according to Faraday and Lenz's law by generating an electromotive force signal proportional to the time variation (dφ / dt) by a coil interlinking with the magnetic flux φ.
【0017】以上の知見の基で、本発明の応力測定装置
の第1の態様は、前記の目的を達成するために、荷重を
付与される対象物に生じる応力の時間的変化量を測定す
る応力測定装置であって、前記対象物に固着され、該対
象物に生じる応力に応じた透磁率変化を生じる磁歪体
と、該磁歪体に直流磁界を付与する直流磁界付与手段
と、該直流磁界の付与状態で前記対象物に生じる応力に
よる前記磁歪体の透磁率変化に伴う該磁歪体の磁束の時
間的変化量に応じた信号を生成する磁束変化検出手段と
を備え、該磁束変化検出手段により生成された信号を前
記対象物に生じた応力の時間的変化量を示すものとして
該信号に基づき前記対象物に生じた応力の時間的変化量
を測定することを特徴とする。Based on the above findings, the first aspect of the stress measuring device of the present invention measures the temporal change of the stress generated in the object to which a load is applied in order to achieve the above object. A stress measuring device, wherein the magnetostrictive body is fixed to the object and causes a change in magnetic permeability according to a stress generated in the object; a DC magnetic field applying unit for applying a DC magnetic field to the magnetostrictive body; Magnetic flux change detecting means for generating a signal corresponding to a temporal change amount of a magnetic flux of the magnetostrictive body due to a change in magnetic permeability of the magnetostrictive body due to a stress generated in the object in a state where the magnetic flux change is applied. And measuring the temporal change of the stress generated in the object based on the signal as a signal indicating the temporal change of the stress generated in the object.
【0018】あるいは、本発明の応力測定装置の第2の
態様は、前記の目的を達成するために、荷重を付与され
る対象物に生じる応力の時間的変化量を測定する応力測
定装置であって、前記対象物が自身に生じる応力に応じ
た透磁率変化を生じる磁歪体から成り、該対象物に直流
磁界を付与する直流磁界付与手段と、該直流磁界の付与
状態で前記対象物に生じる応力による該対象物の透磁率
変化に伴う該対象物の磁束の時間的変化量に応じた信号
を生成する磁束変化検出手段とを備え、該磁束変化検出
手段により生成された信号を前記対象物に生じた応力の
時間的変化量を示すものとして該信号に基づき前記対象
物に生じた応力の時間的変化量を測定することを特徴と
する。Alternatively, a second aspect of the stress measuring device of the present invention is a stress measuring device for measuring a temporal change of a stress generated in an object to which a load is applied in order to achieve the above object. The object comprises a magnetostrictive body which causes a change in magnetic permeability according to the stress generated therein, a DC magnetic field applying means for applying a DC magnetic field to the object, and a DC magnetic field applying means for applying the DC magnetic field to the object in a state where the DC magnetic field is applied. A magnetic flux change detecting means for generating a signal corresponding to a temporal change amount of a magnetic flux of the object due to a change in magnetic permeability of the object due to a stress, wherein the signal generated by the magnetic flux change detecting means And measuring the temporal change of the stress generated in the object based on the signal as an indicator of the temporal change of the generated stress.
【0019】かかる本発明の第1または第2の態様によ
れば、前記対象物に固着した前記磁歪体、または磁歪体
からなる前記対象物に、前記直流磁界付与手段により直
流磁界を付与した状態で、対象物に荷重が付与される
と、該対象物に生じる応力によって、該対象物に固着し
た磁歪体または磁歪体からなる対象物の透磁率が変化
し、それらの磁歪体または対象物を通る磁束が変化す
る。そして、この磁束の時間的変化量に応じた信号が前
記磁束変化検出手段により生成される。このとき、対象
物に固着した磁歪体または磁歪体からなる対象物におけ
る磁束の時間的変化量は前述したことから明らかなよう
に、対象物に生じた応力の時間的変化量に略比例したも
のとなるので、前記磁束変化検出手段により生成される
信号から直接的に対象物に生じた応力の時間的変化量が
測定される。According to the first or second aspect of the present invention, a state in which a DC magnetic field is applied by the DC magnetic field applying means to the magnetostrictive body fixed to the object or the object made of the magnetostrictive body. Then, when a load is applied to the target object, the stress generated in the target object changes the magnetic permeability of the magnetostrictive body fixed to the target object or the target made of the magnetostrictive body, and the magnetostrictive body or the target object is moved. The passing magnetic flux changes. Then, a signal corresponding to the temporal change amount of the magnetic flux is generated by the magnetic flux change detecting means. At this time, the temporal change amount of the magnetic flux in the magnetostrictive body fixed to the target object or the target object consisting of the magnetostrictive body is, as apparent from the above description, substantially proportional to the temporal change amount of the stress generated in the target object. Therefore, the temporal change of the stress generated in the object is directly measured from the signal generated by the magnetic flux change detecting means.
【0020】この場合、対象物に固着した磁歪体または
磁歪体からなる対象物に直流磁界を付与する前記直流磁
界付与手段は、例えば磁石または直流電流を通電したコ
イルにより簡単に構成することができる。In this case, the DC magnetic field applying means for applying a DC magnetic field to the magnetostrictive body fixed to the object or the object formed of the magnetostrictive body can be simply constituted by, for example, a magnet or a coil to which a DC current is applied. .
【0021】また、磁束の時間的変化量の応じた信号を
生成する前記磁束変化検出手段は、例えば対象物に固着
した磁歪体または磁歪体からなる対象物を通る磁束と鎖
交するコイルにより簡単に構成することができる。Further, the magnetic flux change detecting means for generating a signal corresponding to the temporal change amount of the magnetic flux is, for example, a magnetostrictive body fixed to the target or a coil interlinked with the magnetic flux passing through the target consisting of the magnetostrictive body. Can be configured.
【0022】よって、本発明の第1または第2の態様に
よれば、磁束変化検出手段により生成される信号を微分
したりすることなく、その信号から直接的に対象物に生
じた応力の時間的変化量を測定できるので、その応力時
間的変化量を簡単な構成で精度よく安定して測定するこ
とができる。Therefore, according to the first or second aspect of the present invention, the signal generated by the magnetic flux change detecting means is not differentiated, and the time of the stress directly generated on the object from the signal is obtained. Since the target change amount can be measured, the stress temporal change amount can be accurately and stably measured with a simple configuration.
【0023】次に、本発明の応力測定装置の第3の態様
は、前記の目的を達成するために、荷重を付与される対
象物に生じる応力の大きさを測定する応力測定装置であ
って、前記対象物に固着され、該対象物に生じる応力に
応じた透磁率変化を生じる磁歪体と、該磁歪体に直流磁
界を付与する直流磁界付与手段と、該直流磁界の付与状
態で前記対象物に生じる応力による前記磁歪体の透磁率
変化に伴う該磁歪体の磁束の時間的変化量に応じた信号
を生成する磁束変化検出手段と、該磁束変化検出手段に
より生成された信号を前記対象物に生じた応力の時間的
変化量を示すものとして該信号により示される前記対象
物に生じた応力の時間的変化量を積分する積分手段とを
備え、該積分手段により得られた積分値により前記対象
物に生じた応力の大きさを測定することを特徴とする。Next, a third aspect of the stress measuring device according to the present invention is a stress measuring device for measuring a magnitude of a stress generated on an object to which a load is applied in order to achieve the above object. A magnetostrictive body fixed to the object and causing a change in magnetic permeability according to a stress generated in the object, a DC magnetic field applying means for applying a DC magnetic field to the magnetostrictive body, and the object in a state where the DC magnetic field is applied. A magnetic flux change detecting means for generating a signal corresponding to a temporal change amount of a magnetic flux of the magnetostrictive body due to a change in magnetic permeability of the magnetostrictive body due to a stress generated in an object; and a signal generated by the magnetic flux change detecting means for the object. Integrating means for integrating a temporal change amount of the stress generated in the object indicated by the signal as an indicator of a temporal change amount of the stress generated in the object, wherein the integration value obtained by the integrating means is Of the stress generated in the object And measuring the of the tree.
【0024】あるいは、本発明の応力測定装置の第4の
態様は、前記の目的を達成するために、荷重を付与され
る対象物に生じる応力の大きさを測定する応力測定装置
であって、前記対象物が自身に生じる応力に応じた透磁
率変化を生じる磁歪体から成り、該対象物に直流磁界を
付与する直流磁界付与手段と、該直流磁界の付与状態で
前記対象物に生じる応力による該対象物の透磁率変化に
伴う該対象物の磁束の時間的変化量に応じた信号を生成
する磁束変化検出手段と、該磁束変化検出手段により生
成された信号を前記対象物に生じた応力の時間的変化量
を示すものとして該信号により示される前記対象物に生
じた応力の時間的変化量を積分する積分手段とを備え、
該積分手段により得られた積分値により前記対象物に生
じた応力の大きさを測定することを特徴とする。Alternatively, a fourth aspect of the stress measuring device of the present invention is a stress measuring device for measuring a magnitude of a stress generated on an object to which a load is applied in order to achieve the above object, A DC magnetic field applying means for applying a DC magnetic field to the object, the DC object being formed of a magnetostrictive body which changes a magnetic permeability according to a stress generated in the object, and a stress generated in the object in a state where the DC magnetic field is applied; A magnetic flux change detecting means for generating a signal corresponding to a temporal change amount of a magnetic flux of the object due to a change in magnetic permeability of the object; and a stress generated in the object by the signal generated by the magnetic flux change detecting means. Integrating means for integrating the temporal change of the stress generated in the object indicated by the signal as indicating the temporal change of,
The magnitude of the stress generated in the object is measured based on the integrated value obtained by the integrating means.
【0025】かかる本発明の第3または第4の態様によ
れば、前記第1または第2の態様と同様に、対象物に荷
重が付与されて応力が生じたとき、前記磁束変化検出手
段によって、前記対象物に固着した磁歪体または磁歪体
からなる対象物の磁束の時間的変化量に応じた信号が生
成され、この信号は対象物に生じた応力の時間的変化量
を示すものとなる。従って、その信号により示される応
力の時間的変化量を前記積分手段により成分してなる積
分値は該応力の大きさを示すものとなり、該積分値によ
り応力の大きさが測定される。この場合、磁束変化検出
手段により生成される信号に高周波のノイズ成分が含ま
れていても、それが前記積分手段によってを積分される
ことで、そのノイズ成分のパワーがその周波数に反比例
して小さくなるため、前記積分手段によって得られる積
分値にあっては、ノイズ成分が低減する。According to the third or fourth aspect of the present invention, similarly to the first or second aspect, when a load is applied to an object and a stress is generated, the magnetic flux change detecting means is used. A signal is generated in accordance with the temporal change amount of the magnetic flux of the magnetostrictive body fixed to the target or the target made of the magnetostrictive body, and this signal indicates the temporal change of the stress generated in the target. . Therefore, an integrated value obtained by componentizing the temporal change amount of the stress indicated by the signal by the integrating means indicates the magnitude of the stress, and the magnitude of the stress is measured based on the integrated value. In this case, even if the signal generated by the magnetic flux change detecting means includes a high-frequency noise component, the power of the noise component is reduced in inverse proportion to the frequency by being integrated by the integrating means. Therefore, the noise component is reduced in the integrated value obtained by the integrating means.
【0026】そして、前記第1または第2の態様と同様
に、前記直流磁界付与手段は、例えば磁石または直流電
流を通電したコイルにより簡単に構成することができ、
また、前記磁束変化検出手段は、例えば対象物に固着し
た磁歪体または磁歪体からなる対象物を通る磁束と鎖交
するコイルにより簡単に構成することができる。As in the first or second embodiment, the DC magnetic field applying means can be easily constituted by, for example, a magnet or a coil energized with a DC current.
Further, the magnetic flux change detecting means can be simply constituted by, for example, a magnetostrictive body fixed to the object or a coil interlinked with a magnetic flux passing through the object made of the magnetostrictive body.
【0027】よって、本発明の第3または第4の態様に
よれば、磁束変化検出手段により生成される信号により
示される応力の時間的変化量を積分してなる積分値によ
り対象物に生じた応力の大きさを測定することで、その
応力の大きさを簡単な構成で精度よく安定して測定する
ことができる。Therefore, according to the third or fourth aspect of the present invention, an object is generated in an object by an integral value obtained by integrating a temporal change amount of a stress indicated by a signal generated by a magnetic flux change detecting means. By measuring the magnitude of the stress, the magnitude of the stress can be accurately and stably measured with a simple configuration.
【0028】ところで、かかる本発明の各態様におい
て、前記直流磁界付与手段は、前述の如く磁石または直
流電流を通電したコイルによって構成することができる
が、前記直流磁界付与手段は、あらかじめ磁気極性をも
って着磁された前記対象物自身により構成し、換言すれ
ば、対象物自身を磁石化して構成するようにしてもよ
い。In each aspect of the present invention, the DC magnetic field applying means can be constituted by a magnet or a coil to which a DC current is applied as described above, but the DC magnetic field applying means has a magnetic polarity in advance. It may be constituted by the magnetized object itself, in other words, the object itself may be magnetized.
【0029】このようにすることで、前記直流磁界付与
手段を構成するための専用の磁石やコイルが不要となっ
て、応力測定装置の構成をより一層簡略なものとするこ
とができる。By doing so, a dedicated magnet or coil for constituting the DC magnetic field applying means is not required, and the configuration of the stress measuring device can be further simplified.
【0030】また、本発明の各態様にあっては、前記対
象物に固着した磁歪体、直流磁界付与手段及び磁束変化
検出手段の周囲に磁気シールド部材を設け、あるいは、
磁歪体から成る対象物、直流磁界付与手段及び磁束変化
検出手段の周囲に磁気シールド部材を設けることが好ま
しい。In each aspect of the present invention, a magnetic shield member is provided around the magnetostrictive body fixed to the object, the DC magnetic field applying means and the magnetic flux change detecting means, or
It is preferable to provide a magnetic shield member around the object made of the magnetostrictive body, the DC magnetic field applying means, and the magnetic flux change detecting means.
【0031】このようにすることで、外部磁界の影響を
排除することができ、対象物に生じる応力の時間的変化
量や応力の大きさの測定精度を高めることができる。By doing so, it is possible to eliminate the influence of the external magnetic field, and it is possible to improve the measurement accuracy of the temporal change amount of the stress generated in the object and the magnitude of the stress.
【0032】[0032]
【発明の実施の形態】本発明の第1の実施形態を図1を
参照して説明する。図1は本実施形態の応力測定装置の
一部を斜視図で示したシステム構成図である。尚、本実
施形態は本発明の第1及び第3の態様に対応するもので
ある。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a system configuration diagram showing a part of the stress measuring device of the present embodiment in a perspective view. Note that this embodiment corresponds to the first and third aspects of the present invention.
【0033】同図1において、本実施形態の応力測定装
置は、長手方向で圧縮または引っ張り荷重Fを付与され
る棒状の対象物1に生じる応力の大きさ及びその時間的
変化量(応力の大きさの時間微分値)を測定するもので
あり、対象物1の長手方向の略中央箇所で該対象物1の
外周面に接着剤等により一体的に固着された例えば純鉄
や鉄系アモルファス合金等からなる磁歪体2と、対象物
1の下部の外周に固着された直流磁界付与手段としての
磁石3と、磁歪体2の箇所で対象物1の周囲を包囲する
ようにして配置された磁束変化検出手段としてのコイル
4と、コイル4の出力信号を処理する測定用回路5とを
具備し、磁歪体2、磁石3及びコイル4の周囲が例えば
純鉄等からなる磁気シールド部材である略筒状のカバー
体6により覆われている。 磁石3は、例えばフェライ
ト磁石等により構成され、図示のように対象物1の長手
方向に沿って直流磁界H(大きさ及び方向が一定の磁
界)を発生し、それを磁歪体2に付与する。In FIG. 1, the stress measuring device according to the present embodiment measures the magnitude of a stress generated in a rod-shaped object 1 to which a compressive or tensile load F is applied in a longitudinal direction and a temporal change thereof (a magnitude of a stress). For example, pure iron or an iron-based amorphous alloy that is integrally fixed to the outer peripheral surface of the object 1 at approximately the center of the object 1 in the longitudinal direction with an adhesive or the like. , A magnet 3 as a DC magnetic field applying means fixed to the outer periphery of the lower part of the object 1, and a magnetic flux arranged so as to surround the object 1 at the location of the magnetostrictive body 2. A coil 4 as a change detecting means, and a measuring circuit 5 for processing an output signal of the coil 4 are provided, and the magnetostrictive body 2, the magnet 3, and the periphery of the coil 4 are substantially magnetic shield members made of, for example, pure iron. Covered by a tubular cover body 6 There. The magnet 3 is formed of, for example, a ferrite magnet or the like, and generates a DC magnetic field H (a magnetic field having a constant magnitude and direction) along the longitudinal direction of the object 1 as shown in FIG. .
【0034】カバー体6は、その上面部及び下面部にそ
れぞれ形成された孔部6a,6bから対象物1の上端部
及び下端部を突出させた状態で磁歪体2、磁石3及びコ
イル4の周囲を覆い、その上面部及び下面部が孔部6
a,6bの箇所で対象物1の外周に固着されている。そ
して、このカバー体6の内周面にコイル4が固着されて
いる。尚、磁石3は、このカバー体6の内周面に固着し
てもよい。The cover 6 has the magnetostrictive body 2, the magnet 3, and the coil 4 with the upper end and the lower end of the object 1 protruding from holes 6 a, 6 b formed in the upper and lower surfaces, respectively. The upper surface and the lower surface cover the periphery and the hole 6
It is fixed to the outer periphery of the object 1 at the points a and 6b. The coil 4 is fixed to the inner peripheral surface of the cover 6. The magnet 3 may be fixed to the inner peripheral surface of the cover 6.
【0035】測定用回路5は、コイル4からカバー体6
の外部に導出されたリード線4aを介してコイル4の出
力信号を入力するローパスフィルタ7と、このローパス
フィルタ7の出力を増幅するアンプ8と、このアンプ8
の出力をそれと同じ二つの信号に二分するスプリッタ9
とを具備し、スプリッタ9の一方の出力をそのまま第1
出力端子10から外部に出力すると共に、スプリッタ9
の他方の出力を積分器11(積分手段)により積分して
なる信号を第2出力端子12から外部に出力する構成と
している。The measuring circuit 5 is composed of the coil 4 and the cover 6
, A low-pass filter 7 for inputting an output signal of the coil 4 via a lead wire 4a led out, an amplifier 8 for amplifying the output of the low-pass filter 7, and an amplifier 8
Splitter 9 that bisects the output of
And the first output of the splitter 9 is directly used as the first output.
Output from the output terminal 10 to the outside and splitter 9
A signal obtained by integrating the other output from the integrator 11 (integrating means) is output from the second output terminal 12 to the outside.
【0036】次に、かかる応力測定装置の作動を説明す
る。Next, the operation of the stress measuring device will be described.
【0037】対象物1に、その長手方向で時間的な変動
を生じる荷重を付与すると、その荷重に応じた応力が対
象物1及びこれに固着した磁歪体2に生じ、このとき、
該磁歪体2の透磁率がその応力に応じて変化する。この
ため、磁石3から付与される直流磁界Hによって磁歪体
2に生じる磁束(≒μ・H・S、但し、μは磁歪体2の
透磁率、Sは磁歪体2の断面積)が時間的変化を生じ
る。これにより、コイル4を貫通する磁束(コイル4と
鎖交する磁束)が時間的変化を生じるため、該コイル4
には、ファラデー及びレンツの法則に従って磁歪体2の
磁束の時間的変化量(磁束の時間微分値)に比例したレ
ベルの起電力信号(∝dφ/dt、φは磁束)が生成さ
れる。そして、この場合、前記式(2)に示したよう
に、磁歪体2の磁束の時間的変化量は該磁歪体2の一体
の対象物1に生じた応力の時間的変化量(応力の時間微
分値)に比例するので、上記のようにコイル4に生成さ
れる起電力信号のレベルは、対象物1に生じた応力の時
間的変化量に比例したものとなる。When a load causing a temporal change in the longitudinal direction is applied to the object 1, a stress corresponding to the load is generated in the object 1 and the magnetostrictive body 2 fixed to the object 1.
The magnetic permeability of the magnetostrictive body 2 changes according to the stress. For this reason, the magnetic flux (≒ μ · HS · s, where μ is the magnetic permeability of the magnetostrictive body 2 and S is the cross-sectional area of the magnetostrictive body 2) generated by the DC magnetic field H applied from the magnet 3 is temporal. Make a change. As a result, the magnetic flux penetrating through the coil 4 (the magnetic flux linking with the coil 4) changes with time, so that the coil 4
Generates an electromotive force signal (Δdφ / dt, where φ is a magnetic flux) at a level proportional to the temporal change of the magnetic flux of the magnetostrictive body 2 (the time differential value of the magnetic flux) according to Faraday and Lenz's law. In this case, as shown in the above equation (2), the temporal change amount of the magnetic flux of the magnetostrictive body 2 is the temporal change amount of the stress generated in the integrated object 1 of the magnetostrictive body 2 (the time of the stress). (Differential value), the level of the electromotive force signal generated in the coil 4 as described above is proportional to the temporal change amount of the stress generated in the object 1.
【0038】このようにして、コイル4に生成された起
電力信号は、測定用回路5においてローパスフィルタ7
により高周波のノイズ成分が概ね除去された後、アンプ
8により増幅され、それがスプリッタ9を介して前記第
1出力端子10に出力される。また、アンプ8により増
幅されたコイル4の起電力信号は、スプリッタ9を介し
て積分器11に入力され、この積分器11により積分し
てなる信号が第2出力端子12に出力される。The electromotive force signal generated in the coil 4 in this manner is supplied to the low-pass filter 7 in the measuring circuit 5.
After the high-frequency noise component is almost removed, the signal is amplified by the amplifier 8 and output to the first output terminal 10 via the splitter 9. Further, the electromotive force signal of the coil 4 amplified by the amplifier 8 is input to the integrator 11 via the splitter 9, and a signal integrated by the integrator 11 is output to the second output terminal 12.
【0039】この場合、第1出力端子10に得られる信
号は、基本的には、コイル4に生成された起電力信号を
そのままアンプ8により増幅したもので、また、該起電
力信号のレベルは上記のように対象物1に生じた応力の
時間的変化量に比例したものであるので、第1出力端子
10に得られる信号のレベルは、対象物1に生じた応力
の時間的変化量を示すものとなる。従って、第1出力端
子10に得られる信号により直接的に対象物1に生じた
応力の時間的変化量を測定することができる。In this case, the signal obtained at the first output terminal 10 is basically a signal obtained by amplifying the electromotive force signal generated in the coil 4 by the amplifier 8 as it is, and the level of the electromotive force signal is As described above, the level of the signal generated at the first output terminal 10 is proportional to the temporal change amount of the stress generated in the object 1, and the temporal change amount of the stress generated in the object 1 It will be shown. Therefore, it is possible to directly measure the temporal change amount of the stress generated in the object 1 by the signal obtained at the first output terminal 10.
【0040】また、第1出力端子10に得られる信号
は、コイル4の起電力信号を微分したりすることなく得
られたものであるため、ローパスフィルタ7により除去
しきれなかった高周波のノイズ成分のパワーが増大化し
て含まれてしまうようなことがなく、第1出力端子10
に得られる信号により対象物1に生じた応力の時間的変
化量を比較的精度よく安定して測定することができる。Since the signal obtained at the first output terminal 10 is obtained without differentiating the electromotive force signal of the coil 4, the high-frequency noise component that cannot be completely removed by the low-pass filter 7 is obtained. Is not included in the first output terminal 10
By using the obtained signal, the temporal change of the stress generated in the object 1 can be measured relatively accurately and stably.
【0041】また、前記第2出力端子12に得られる信
号は、対象物1に生じた応力の時間的変化量に比例して
コイル4に生成される起電力信号を積分器11により積
分したものであるので、第2出力端子12の信号レベル
は、対象物1に生じた応力の大きさに比例したものとな
る(前記式(3)参照)。従って、第2出力端子12に
得られる信号レベルにより対象物1に生じた応力の大き
さを測定することができる。そして、この場合、コイル
4に生成される起電力信号を積分器11により積分する
ことで、ローパスフィルタ7により除去しきれなかった
高周波のノイズ成分のパワーは、その周波数に反比例し
て減少するため、第2出力端子12に得られる信号によ
り対象物1に生じた応力の大きさを精度よく安定して測
定することができる。The signal obtained at the second output terminal 12 is obtained by integrating the electromotive force signal generated in the coil 4 by the integrator 11 in proportion to the temporal change of the stress generated in the object 1. Therefore, the signal level of the second output terminal 12 is proportional to the magnitude of the stress generated in the object 1 (see the above equation (3)). Therefore, the magnitude of the stress generated in the object 1 can be measured based on the signal level obtained at the second output terminal 12. In this case, by integrating the electromotive force signal generated in the coil 4 by the integrator 11, the power of the high-frequency noise component that cannot be completely removed by the low-pass filter 7 decreases in inverse proportion to the frequency. The magnitude of the stress generated in the object 1 by the signal obtained at the second output terminal 12 can be accurately and stably measured.
【0042】また、上記のように対象物1に生じた応力
の時間的変化量を示す信号を生成するための前記磁歪体
2や磁石3、コイル4は、その周囲が磁気シールド部材
であるカバー対6により覆われているため、これらに外
部磁場が作用するのが防止される。従って、コイル4に
より生成される起電力信号は、正しく対象物1に生じた
応力の時間的変化量を示すものとなり、該応力の時間的
変化量や大きさを精度よく測定できる。The magnetostrictive body 2, magnet 3, and coil 4 for generating a signal indicating a temporal change amount of the stress generated in the object 1 as described above have a cover around which a magnetic shield member is provided. Since they are covered by the pair 6, the external magnetic field is prevented from acting on them. Therefore, the electromotive force signal generated by the coil 4 correctly indicates the temporal change amount of the stress generated in the object 1, and the temporal change amount and the magnitude of the stress can be accurately measured.
【0043】次に、本発明の応力測定装置の第2の実施
形態を図2を参照して説明する。図2は本実施形態の応
力測定装置の一部を斜視図で示したシステム構成図であ
る。尚、本実施形態は前記第1の実施形態の一部のみを
変更したものであるので、第1の実施形態と同一構成部
分については、同一の参照符号を付して説明を省略す
る。Next, a second embodiment of the stress measuring device of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a system configuration diagram showing a part of the stress measuring device of the present embodiment in a perspective view. In the present embodiment, only a part of the first embodiment is changed. Therefore, the same components as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description is omitted.
【0044】同図2を参照して、本実施形態は、対象物
1に固着した磁歪体2に直流磁界Hを付与する直流磁界
付与手段として、前記図1に示した磁石3に代えて、カ
バー体6内で対象物1の下部に外挿したコイル13を具
備し、このコイル13に、カバー体6の外部に設けた直
流電源14から抵抗15を介して直流電流を通電するこ
とで、前記磁石3と同様に直流磁界Hを生ぜしめる構成
としている。他の構成は、前記第1の実施形態のものと
全く同一である。Referring to FIG. 2, in the present embodiment, as a DC magnetic field applying means for applying a DC magnetic field H to a magnetostrictive body 2 fixed to an object 1, instead of the magnet 3 shown in FIG. A coil 13 extrapolated below the object 1 in the cover body 6 is provided, and a DC current is applied to the coil 13 from a DC power supply 14 provided outside the cover body 6 via a resistor 15. As in the case of the magnet 3, a DC magnetic field H is generated. The other configuration is completely the same as that of the first embodiment.
【0045】かかる本実施形態の応力測定装置にあって
は、直流磁界付与手段の構成のみが前記第1の実施形態
のものと異なるだけなので、前記第1の実施形態のもの
と全く同様に、対象物1に荷重Fを付与したときに、測
定用回路5の第1出力端子10に得られる信号によっ
て、対象物1に生じた応力の時間的変化量を比較的精度
よく安定して測定することができ、また、第2出力端子
12に得られる信号によって、該応力の大きさを精度よ
く測定できる。In the stress measuring device of this embodiment, only the configuration of the DC magnetic field applying means is different from that of the first embodiment. When a load F is applied to the object 1, a temporal change amount of the stress generated in the object 1 is measured relatively accurately and stably by a signal obtained at the first output terminal 10 of the measurement circuit 5. In addition, the magnitude of the stress can be accurately measured by a signal obtained at the second output terminal 12.
【0046】尚、前記第1及び第2の実施形態におい
て、直流磁界付与手段を磁石3やコイル13により構成
したが、対象物1が磁性材料からなる場合には、それを
あらかじめ着磁して磁石化しておき、その対象物1自身
により磁歪体2に直流磁界Hを付与するようにしてもよ
く、このようにすれば、磁石3やコイル13が不要にな
る。In the first and second embodiments, the DC magnetic field applying means is constituted by the magnet 3 and the coil 13. However, when the object 1 is made of a magnetic material, it is magnetized in advance. It may be magnetized, and the DC magnetic field H may be applied to the magnetostrictive body 2 by the object 1 itself. In this case, the magnet 3 and the coil 13 become unnecessary.
【0047】次に、本発明の第3の実施形態を図3を参
照して説明する。図3は本実施形態の応力測定装置の一
部を斜視図で示したシステム構成図である。尚、本実施
形態は、本発明の第2及び第4の態様に対応するもので
あるが、前記第1の実施形態と基本構成は同一であるの
で、同一構成部分については、同一の参照符号を付して
詳細な説明を省略する。Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a system configuration diagram showing a part of the stress measuring device of the present embodiment in a perspective view. Although this embodiment corresponds to the second and fourth aspects of the present invention, since the basic configuration is the same as that of the first embodiment, the same components are denoted by the same reference numerals. And the detailed description is omitted.
【0048】同図3を参照して、本実施形態では、長手
方向で圧縮または引っ張り荷重Fを付与される棒状の対
象物16が例えば炭素鋼等の磁歪体により構成されてい
る。そして、前記第1の実施形態と同様に、この対象物
16の下部の外周に、該対象物16に直流磁界Hを付与
する磁石3(直流磁界付与手段)が固着されると共に、
該対象物16の長手方向の略中央箇所の周囲に磁束変化
検出手段であるコイル4が配置され、このコイル4に測
定用回路5が接続されている。さらに、第1の実施形態
と同様に、磁石3及びコイル4、並びに対象物6の中間
部の周囲を覆うカバー体6が備えられ、このカバー体6
の上面部及び下面部から対象物6の上端部及び下端部が
突出されている。Referring to FIG. 3, in the present embodiment, bar-shaped object 16 to which a compressive or tensile load F is applied in the longitudinal direction is made of a magnetostrictive body such as carbon steel. Then, similarly to the first embodiment, the magnet 3 (DC magnetic field applying means) for applying the DC magnetic field H to the object 16 is fixed to the outer periphery of the lower part of the object 16,
A coil 4 serving as a magnetic flux change detecting means is arranged around a substantially central portion in the longitudinal direction of the object 16, and a measuring circuit 5 is connected to the coil 4. Further, similarly to the first embodiment, a cover 6 is provided to cover the periphery of the magnet 3 and the coil 4 and an intermediate portion of the object 6.
The upper and lower ends of the object 6 protrude from the upper and lower surfaces of the object 6.
【0049】従って、本実施形態の応力測定装置は、前
記第1の実施形態のものにおいて、対象物1を磁歪体に
より構成し、磁歪体2を除去した構成としている。Therefore, the stress measuring device of the present embodiment has the same structure as that of the first embodiment, except that the object 1 is made of a magnetostrictive body and the magnetostrictive body 2 is removed.
【0050】かかる本実施形態の応力測定装置では、対
象物16に、その長手方向で時間的な変動を生じる荷重
を付与すると、その荷重に応じた応力が対象物16に生
じ、このとき、該対象物16の透磁率がその応力に応じ
て変化する。このため、磁石3から付与される直流磁界
Hによって対象物16に生じる磁束(≒μ’・H・
S’、但し、μ’は対象物16の透磁率、S’は対象物
16の断面積)が時間的変化を生じる。これにより、前
記第1の実施形態のものと全く同様に、コイル4を貫通
する磁束(コイル4と鎖交する磁束)が時間的変化を生
じるため、該コイル4には、対象物16の磁束の時間的
変化量(磁束の時間微分値)に比例したレベルの起電力
信号が生成され、また、該コイル4の起電力信号のレベ
ルは対象物1に生じた応力の時間的変化量に比例したも
のとなる。In the stress measuring device according to the present embodiment, when a load causing a temporal change in the longitudinal direction is applied to the object 16, a stress corresponding to the load is generated in the object 16, and at this time, The magnetic permeability of the object 16 changes according to the stress. Therefore, the magnetic flux (≒ μ ′ · H ·) generated in the object 16 by the DC magnetic field H applied from the magnet 3
S ′, where μ ′ is the magnetic permeability of the object 16 and S ′ is the cross-sectional area of the object 16). As a result, the magnetic flux penetrating through the coil 4 (the magnetic flux interlinking with the coil 4) changes with time, just like the first embodiment, so that the magnetic flux of the object 16 is applied to the coil 4. Of the coil 4 is generated, and the level of the electromotive force signal of the coil 4 is proportional to the temporal change of the stress generated in the object 1. It will be.
【0051】従って、前記第1の実施形態のものと全く
同様に、対象物1に荷重Fを付与したときに、測定用回
路5の第1出力端子10に得られる信号によって、対象
物1に生じた応力の時間的変化量を比較的精度よく安定
して測定することができ、また、第2出力端子12に得
られる信号によって、該応力の大きさを精度よく測定で
きる。Therefore, just like in the first embodiment, when a load F is applied to the object 1, the signal obtained at the first output terminal 10 of the measuring circuit 5 causes the object 1 to receive a signal. The temporal change of the generated stress can be measured relatively accurately and stably, and the magnitude of the stress can be measured accurately by the signal obtained at the second output terminal 12.
【0052】尚、本実施形態では、直流磁界付与手段と
して磁石3を用いたが、前記第2の実施形態と同様にコ
イルを用いて直流磁界付与手段を構成してもよい。In this embodiment, the magnet 3 is used as the DC magnetic field applying means. However, the DC magnetic field applying means may be constituted by using a coil as in the second embodiment.
【0053】次に、本発明の第4の実施形態を図4を参
照して説明する。図4は本実施形態の応力測定装置の一
部を斜視図で示したシステム構成図である。尚、本実施
形態は、前記第3の実施形態の一部のみを変更したもの
であるので、第3の実施形態と同一構成部分について
は、同一の参照符号を付して説明を省略する。Next, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a system configuration diagram showing a part of the stress measurement device of the present embodiment in a perspective view. In the present embodiment, only a part of the third embodiment is changed. Therefore, the same components as those of the third embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description is omitted.
【0054】同図4を参照して本実施形態の応力測定装
置では、前記第3の実施形態のものの磁歪体からなる対
象物16を、例えばその上端側がN極、下端側がS極と
なるようにあらかじめ着磁し、前記第3の実施形態のも
のに備えた磁石3を除去した構成としている。すなわ
ち、本実施形態の応力測定装置では、対象物16をあら
かじめ着磁しておく(磁石化する)ことで、第3の実施
形態のものの磁石3に代えて、該対象物16自身を、該
対象物16に直流磁界Hを付与する直流磁界付与手段と
して構成している。他の構成は、前記第3の実施形態の
ものと全く同一である。Referring to FIG. 4, in the stress measuring device according to the present embodiment, the object 16 made of the magnetostrictive body of the third embodiment is formed such that its upper end is an N pole and its lower end is an S pole. Is magnetized in advance, and the magnet 3 provided in the third embodiment is removed. That is, in the stress measuring device of the present embodiment, the object 16 is magnetized (magnetized) in advance, and the object 16 itself is replaced with the magnet 3 of the third embodiment. It is configured as DC magnetic field applying means for applying a DC magnetic field H to the object 16. The other configuration is completely the same as that of the third embodiment.
【0055】かかる本実施形態の応力測定装置にあって
は、対象物16自身により該対象物16に直流磁界Hを
付与する点でのみ、前記第3の実施形態のものと相違し
ているので、該第3の実施形態や前記第1の実施形態の
ものと全く同様に、対象物1に荷重Fを付与したとき
に、測定用回路5の第1出力端子10に得られる信号に
よって、対象物1に生じた応力の時間的変化量を比較的
精度よく安定して測定することができ、また、第2出力
端子12に得られる信号によって、該応力の大きさを精
度よく測定できる。The stress measuring device of this embodiment differs from that of the third embodiment only in that a DC magnetic field H is applied to the object 16 by the object 16 itself. In the same manner as in the third embodiment and the first embodiment, when a load F is applied to the object 1, the signal obtained at the first output terminal 10 of the measurement circuit 5 The temporal change amount of the stress generated in the object 1 can be measured relatively accurately and stably, and the magnitude of the stress can be measured accurately by the signal obtained at the second output terminal 12.
【0056】さらに、本実施形態では、対象物16に直
流磁界を付与するための磁石やコイルが不要となるた
め、応力測定装置の構成を極めて簡略で安価なものとす
ることができる。Furthermore, in this embodiment, since a magnet or a coil for applying a DC magnetic field to the object 16 is not required, the configuration of the stress measuring device can be made extremely simple and inexpensive.
【0057】尚、着磁した対象物16は、その着磁状態
が経時的に、あるいは大きな荷重を付与したとき等に劣
化していくことがあるので、この場合には、例えば前記
第2の実施形態と同様に、直流磁界を付与するためのコ
イルを設けておき、必要に応じて、随時、該コイルに直
流電流を通電して対象物16の着磁状態を回復させるよ
うにしてもよい。Incidentally, the magnetized object 16 may deteriorate in its magnetized state with time or when a large load is applied. In this case, for example, the second object As in the embodiment, a coil for applying a DC magnetic field may be provided, and if necessary, a DC current may be applied to the coil to restore the magnetized state of the object 16 as needed. .
【0058】次に、本発明の応力測定装置の第5の実施
形態を図5を参照して説明する。図5は本実施形態の応
力測定装置の一部を断面図で示したシステム構成図であ
る。Next, a fifth embodiment of the stress measuring device of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a system configuration diagram showing a cross-sectional view of a part of the stress measuring device of the present embodiment.
【0059】本実施形態の応力測定装置は、荷重計とし
て構成したものであり、荷重Fを軸心方向に付与される
磁歪体からなるロッド17(対象物)が台座18上にネ
ジ18aにより立設・固定されている。この場合、ロッ
ド17の下端面と台座18の上面との間にはゴム等から
なる防振材19が介装されている。また、台座18の下
面部には防振材19と同様の防振材20が固着され、こ
の防振材20を介して台座18が応力測定装置の設置箇
所に取り付けられるようになっている。The stress measuring device of this embodiment is configured as a load cell, and a rod 17 (object) made of a magnetostrictive body to which a load F is applied in the axial direction is erected on a pedestal 18 by a screw 18a. Installed and fixed. In this case, a vibration isolator 19 made of rubber or the like is interposed between the lower end surface of the rod 17 and the upper surface of the pedestal 18. Further, a vibration isolator 20 similar to the vibration isolator 19 is fixed to the lower surface of the pedestal 18, and the pedestal 18 is attached to the installation location of the stress measuring device via the vibration isolator 20.
【0060】ロッド17の中間部には、純鉄等からなる
筒状の磁気シールド部材21が外挿されて該ロッド17
に固定され、この磁気シールド部材21の上端部及び下
端部の中心部にそれぞれ設けられた孔部21a,21b
からロッド17の上端部及び下端部がそれぞれ突出され
ている。A cylindrical magnetic shield member 21 made of pure iron or the like is externally inserted into the intermediate portion of
Holes 21a, 21b provided at the center of the upper end and the lower end of the magnetic shield member 21, respectively.
The upper end and the lower end of the rod 17 protrude from the rod 17 respectively.
【0061】磁気シールド部材21の内部には、その上
端部の箇所と下端部の箇所とでそれぞれロッド17に同
心に外挿された環状の磁石22,23が収容され、さら
に、これらの磁石22,23の間でベークライトボビン
24に挿着されたコイル25がロッド17に同心に外挿
されて収容され、これらの磁石22,23及びコイル2
5は、その外周面がコーキング材26を介して磁気シー
ルド部材21の内周面に防振的に固定されている。この
場合、磁石22,23は、例えばフェライト磁石からな
るもので、ロッド17の軸心部に矢印Hで示すように直
流磁界を付与するようにしている。Inside the magnetic shield member 21, annular magnets 22 and 23 concentrically externally mounted on the rod 17 are accommodated at the upper end portion and the lower end portion, respectively. , 23, a coil 25 inserted in a bakelite bobbin 24 is concentrically extrapolated to and accommodated in a rod 17, and these magnets 22, 23 and coil 2
5 has an outer peripheral surface fixed to an inner peripheral surface of the magnetic shield member 21 via a caulking material 26 in a vibration-proof manner. In this case, the magnets 22 and 23 are made of, for example, ferrite magnets, and apply a DC magnetic field to the axis of the rod 17 as indicated by an arrow H.
【0062】また、コイル25からその起電力信号を出
力するためのリード線27が磁気シールド部材21の外
部に導出され、このリード線27が前述の各実施形態に
備えた測定用回路と同一構成の測定用回路5に接続され
ている。この測定用回路5の各部の構成は、前述の通り
であるので、ここでは説明を省略する。Further, a lead wire 27 for outputting the electromotive force signal from the coil 25 is led out of the magnetic shield member 21, and this lead wire 27 has the same configuration as the measuring circuit provided in each of the aforementioned embodiments. Is connected to the measuring circuit 5 of the first embodiment. The configuration of each part of the measurement circuit 5 is as described above, and the description is omitted here.
【0063】かかる本実施形態の応力測定装置(荷重
計)では、ロッド17の上端部に時間的に変動する荷重
Fが該ロッド17の軸方向に作用すると、その荷重Fに
応じた応力がロッド17に生じる。そして、この場合、
前述した本実施形態の応力測定装置の構成は、前記第3
の実施形態のもの(図3参照)と基本的構成は同一であ
るので、該第3の実施形態のものと全く同様に、コイル
25によりロッド17に生じた応力の時間的変化量に応
じた起電力信号が生成され、換言すれば、ロッド17に
作用した荷重Fの時間的変化量に応じた起電力信号が生
成され、それが測定用回路5に出力される。従って、測
定等回路5の第1出力端子10に得られる信号が荷重F
の時間的変化量を示すものとなり、その信号レベルによ
り荷重Fの時間的変量を精度よく安定して測定できる。In the stress measuring device (load meter) of the present embodiment, when a load F that fluctuates with time acts on the upper end of the rod 17 in the axial direction of the rod 17, a stress corresponding to the load F is applied to the rod 17. At 17. And in this case,
The configuration of the stress measuring device of the present embodiment described above
Since the basic configuration is the same as that of the third embodiment (see FIG. 3), the time variation of the stress generated on the rod 17 by the coil 25 is exactly the same as that of the third embodiment. An electromotive force signal is generated. In other words, an electromotive force signal is generated in accordance with the amount of time change of the load F applied to the rod 17 and is output to the measurement circuit 5. Therefore, the signal obtained at the first output terminal 10 of the measurement and the like circuit 5 is the load F
The temporal variation of the load F can be accurately and stably measured based on the signal level.
【0064】また、測定用回路5の積分器11側の第2
出力端子12に得られる信号が荷重Fの大きさを示すも
のとなり、その信号レベルにより荷重Fの大きさを精度
よく安定して測定できる。The second circuit on the integrator 11 side of the measuring circuit 5
The signal obtained at the output terminal 12 indicates the magnitude of the load F, and the magnitude of the load F can be accurately and stably measured based on the signal level.
【0065】次に、本発明の応力測定装置によって、実
際に得られる信号を、例えば前記第4の実施形態のもの
を例にとって図6を参照しつつ説明する。Next, a signal actually obtained by the stress measuring device of the present invention will be described with reference to FIG. 6, taking the fourth embodiment as an example.
【0066】本願発明者等は、前記第4の実施形態の応
力測定装置(図4参照)において、コイル4の起電力信
号により対象物16に生じた応力の時間的変化量を測定
でき、また、その信号を積分器11により積分したもの
により応力の大きさを測定することができることを確認
するために、次のような試験を行った。The inventors of the present application can measure the temporal change of the stress generated in the object 16 by the electromotive force signal of the coil 4 in the stress measuring device of the fourth embodiment (see FIG. 4). In order to confirm that the magnitude of the stress can be measured by integrating the signal with the integrator 11, the following test was performed.
【0067】すなわち、対象物16をあらかじめ例えば
25エルステッドの磁界で着磁して磁石化した後、該対
象物16に図6(a)に実線aで示すような正弦波の圧
縮・引張荷重を該対象物16の軸方向に付与した。ここ
で、付与した圧縮・引張荷重は、±300kg(±3k
g/mm2 )の振幅で周波数は20Hzである。また、
対象物16の材質は炭素鋼である。That is, the object 16 is magnetized in advance with a magnetic field of, for example, 25 Oe, and magnetized, and then a sine wave compression / tensile load as shown by a solid line a in FIG. It was applied in the axial direction of the object 16. Here, the applied compressive / tensile load is ± 300 kg (± 3 k
g / mm 2 ) and a frequency of 20 Hz. Also,
The material of the object 16 is carbon steel.
【0068】このとき、前記測定用回路5の第1出力端
子10には、図6(b)に実線bで示すようにコイル4
の起電力信号が得られた。また、この起電力信号を積分
器11により積分してなる信号を出力する第2出力端子
12には、図6(c)に実線cで示すような信号が得ら
れた。At this time, the first output terminal 10 of the measuring circuit 5 is connected to the coil 4 as shown by the solid line b in FIG.
Was obtained. Further, a signal as shown by a solid line c in FIG. 6C was obtained at the second output terminal 12 which outputs a signal obtained by integrating the electromotive force signal by the integrator 11.
【0069】図6(b)に示すように、コイル4の起電
力信号は正弦波で、対象物16に付与した圧縮・引張荷
重(この荷重によって該荷重に比例した応力が対象物1
6に生じる)の正弦波に対して90°の位相差を有して
いる。このことから上記の荷重の付与時にコイル4によ
り生成される起電力信号は、該荷重によって生じる対象
物16の応力の時間的変化量(応力の時間微分値)を示
すものとなることが判る。As shown in FIG. 6B, the electromotive force signal of the coil 4 is a sine wave, and the compressive / tensile load applied to the object 16 (the load proportional to the load causes a stress proportional to the load to be applied to the object 1).
6), which has a phase difference of 90 ° with respect to the sine wave. From this, it is understood that the electromotive force signal generated by the coil 4 at the time of applying the load described above indicates a temporal change amount (a time differential value of the stress) of the stress of the object 16 caused by the load.
【0070】また、図6(c)に示すように、コイル4
の起電力信号を積分してなる第2出力端子12の信号
は、正弦波で、対象物16に付与した圧縮・引張荷重の
正弦波と同位相となっている。このことからコイル4の
起電力信号を積分してなる信号は、対象物16の応力の
大きさを示すものとなることが判る。Further, as shown in FIG.
The signal of the second output terminal 12 obtained by integrating the above electromotive force signal is a sine wave, and has the same phase as the sine wave of the compression / tensile load applied to the object 16. This indicates that a signal obtained by integrating the electromotive force signal of the coil 4 indicates the magnitude of the stress of the object 16.
【0071】従って、前述の如く、コイル4の起電力信
号により直接的に対象物16に生じた応力の時間的変化
量を測定することができ、また、それを積分することで
対象物16に生じた応力の大きさを測定することができ
ることが判る。Therefore, as described above, it is possible to directly measure the temporal change of the stress generated in the object 16 by the electromotive force signal of the coil 4, and to integrate the measured value into the object 16. It can be seen that the magnitude of the generated stress can be measured.
【0072】尚、図示及び詳細な説明は省略するが、本
願発明者等は、対象物16に付与する荷重の振幅や周波
数を種々の大きさに変更したり、対象物16に付与する
荷重を三角波状のものとして、上記と同様の試験を行っ
たがいずれの場合にも、上記の試験と同様の結果が得ら
れた。Although illustration and detailed description are omitted, the present inventors change the amplitude and frequency of the load applied to the object 16 to various sizes, and change the load applied to the object 16 to various sizes. The same test as described above was performed with a triangular wave shape. In each case, the same result as the above test was obtained.
【0073】以上説明した各実施形態では、荷重の付与
時に対象物に生じる応力の時間的変化量及び大きさの両
者を測定するものを示したが、いずれか一方のみを測定
するようにしてもよいことはもちろんである。In each of the embodiments described above, both the temporal change amount and the magnitude of the stress generated in the object when a load is applied are measured, but only one of them may be measured. The good thing is, of course.
【0074】また、前記各実施形態では、単一のコイル
(磁束変化検出手段)の信号により対象物に生じる応力
の時間的変化量及び大きさの両者を測定するものを示し
たが、対象物に生じる応力の時間的変化量及び大きさを
それぞれ測定するために各別のコイルを備え、各コイル
の信号により応力の時間的変化量及び大きさを各別に測
定するようにしてもよい。Further, in each of the above-described embodiments, the method of measuring both the temporal change amount and the magnitude of the stress generated in the object by the signal of the single coil (flux change detecting means) has been described. Each coil may be provided to measure the temporal change and magnitude of the stress generated in each of the coils, and the temporal change and magnitude of the stress may be separately measured based on the signal of each coil.
【0075】また、本発明の応力測定装置は、前記第5
の実施形態で説明した荷重計として適用できるばかりで
なく、例えば車両等の衝突試験や衝撃試験に際して車両
等の生じる応力の時間的変化量や大きさを測定する場合
にも適用することができ、また、例えば車両の電子制御
サスペンションにおいて、そのサスペンションが路面か
ら受ける荷重の大きさや時間的変化量を本発明の応力測
定装置を用いて検出し、それに応じてサスペンションの
ダンパー等の減衰力を制御するような場合にも適用する
ことができる。Further, the stress measuring device of the present invention can
Not only can it be applied as the load cell described in the embodiment, it can also be applied to, for example, measuring the amount of time change or the magnitude of the stress generated in the vehicle or the like during a collision test or impact test of a vehicle or the like, Further, for example, in the case of an electronically controlled suspension of a vehicle, the magnitude of a load received by the suspension from a road surface and a temporal change amount are detected by using the stress measuring device of the present invention, and the damping force of a damper or the like of the suspension is controlled accordingly. Such a case can be applied.
【図1】本発明の応力測定装置の第1の実施形態の一部
を斜視図で示したシステム構成図。FIG. 1 is a system configuration diagram showing a part of a first embodiment of a stress measuring device of the present invention in a perspective view.
【図2】本発明の応力測定装置の第2の実施形態の一部
を斜視図で示したシステム構成図。FIG. 2 is a system configuration diagram showing a part of a second embodiment of the stress measuring device of the present invention in a perspective view.
【図3】本発明の応力測定装置の第3の実施形態の一部
を斜視図で示したシステム構成図。FIG. 3 is a system configuration diagram showing a part of a third embodiment of the stress measuring device of the present invention in a perspective view.
【図4】本発明の応力測定装置の第4の実施形態の一部
を斜視図で示したシステム構成図。FIG. 4 is a system configuration diagram showing a part of a fourth embodiment of the stress measuring device of the present invention in a perspective view.
【図5】本発明の応力測定装置の第5の実施形態の一部
を断面図で示したシステム構成図。FIG. 5 is a system configuration diagram showing a cross-sectional view of a part of a fifth embodiment of the stress measuring device of the present invention.
【図6】図4の応力測定装置において実際に得られる信
号データを説明するための線図。FIG. 6 is a diagram for explaining signal data actually obtained by the stress measuring device of FIG. 4;
1,16,17…対象物、2…磁歪体、3,22,23
…磁石(直流磁界付与手段)、4,25…コイル(磁束
変化検出手段)、6,21…磁気シールド部材、13…
コイル(直流磁界付与手段)。1, 16, 17: object, 2: magnetostrictive body, 3, 22, 23
... magnet (DC magnetic field applying means), 4,25 ... coil (magnetic flux change detecting means), 6,21 ... magnetic shield member, 13 ...
Coil (direct magnetic field applying means).
Claims (9)
間的変化量を測定する応力測定装置であって、前記対象
物に固着され、該対象物に生じる応力に応じた透磁率変
化を生じる磁歪体と、該磁歪体に直流磁界を付与する直
流磁界付与手段と、該直流磁界の付与状態で前記対象物
に生じる応力による前記磁歪体の透磁率変化に伴う該磁
歪体の磁束の時間的変化量に応じた信号を生成する磁束
変化検出手段とを備え、該磁束変化検出手段により生成
された信号を前記対象物に生じた応力の時間的変化量を
示すものとして該信号に基づき前記対象物に生じた応力
の時間的変化量を測定することを特徴とする応力測定装
置。1. A stress measuring device for measuring a temporal change of a stress generated in an object to which a load is applied, wherein the stress measuring device is fixed to the object and measures a change in magnetic permeability according to the stress generated in the object. A magnetostrictive body to be generated, DC magnetic field applying means for applying a DC magnetic field to the magnetostrictive body, and a time of a magnetic flux of the magnetostrictive body accompanying a change in magnetic permeability of the magnetostrictive body due to a stress generated in the object in a state where the DC magnetic field is applied. Magnetic flux change detecting means for generating a signal corresponding to the amount of change of the target, and the signal generated by the magnetic flux change detecting means indicates a temporal change of the stress generated in the object based on the signal. A stress measuring device for measuring a temporal change of a stress generated in an object.
間的変化量を測定する応力測定装置であって、前記対象
物が自身に生じる応力に応じた透磁率変化を生じる磁歪
体から成り、該対象物に直流磁界を付与する直流磁界付
与手段と、該直流磁界の付与状態で前記対象物に生じる
応力による該対象物の透磁率変化に伴う該対象物の磁束
の時間的変化量に応じた信号を生成する磁束変化検出手
段とを備え、該磁束変化検出手段により生成された信号
を前記対象物に生じた応力の時間的変化量を示すものと
して該信号に基づき前記対象物に生じた応力の時間的変
化量を測定することを特徴とする応力測定装置。2. A stress measuring device for measuring a temporal change of a stress generated in an object to which a load is applied, wherein the object is made of a magnetostrictive body which changes a magnetic permeability according to a stress generated in the object. DC magnetic field applying means for applying a DC magnetic field to the object, and a temporal change amount of a magnetic flux of the object due to a change in magnetic permeability of the object due to a stress generated in the object in a state where the DC magnetic field is applied. And a magnetic flux change detecting means for generating a signal corresponding to the signal.The signal generated by the magnetic flux change detecting means is generated in the object based on the signal as an indication of a temporal change amount of stress generated in the object. A stress measuring device for measuring a temporal change amount of a stress.
きさを測定する応力測定装置であって、前記対象物に固
着され、該対象物に生じる応力に応じた透磁率変化を生
じる磁歪体と、該磁歪体に直流磁界を付与する直流磁界
付与手段と、該直流磁界の付与状態で前記対象物に生じ
る応力による前記磁歪体の透磁率変化に伴う該磁歪体の
磁束の時間的変化量に応じた信号を生成する磁束変化検
出手段と、該磁束変化検出手段により生成された信号を
前記対象物に生じた応力の時間的変化量を示すものとし
て該信号により示される前記対象物に生じた応力の時間
的変化量を積分する積分手段とを備え、該積分手段によ
り得られた積分値により前記対象物に生じた応力の大き
さを測定することを特徴とする応力測定装置。3. A stress measuring device for measuring the magnitude of stress generated in an object to which a load is applied, wherein the magnetostriction is fixed to the object and causes a change in magnetic permeability according to the stress generated in the object. Magnetic field applying means for applying a DC magnetic field to the magnetostrictive body, and a temporal change in magnetic flux of the magnetostrictive body accompanying a change in magnetic permeability of the magnetostrictive body due to a stress generated in the object in a state where the DC magnetic field is applied. A magnetic flux change detecting unit that generates a signal corresponding to the amount, and a signal generated by the magnetic flux change detecting unit is applied to the object indicated by the signal as indicating a temporal change amount of a stress generated in the object. An integrating means for integrating a temporal change amount of the generated stress, wherein a magnitude of the stress generated in the object is measured by an integrated value obtained by the integrating means.
きさを測定する応力測定装置であって、前記対象物が自
身に生じる応力に応じた透磁率変化を生じる磁歪体から
成り、該対象物に直流磁界を付与する直流磁界付与手段
と、該直流磁界の付与状態で前記対象物に生じる応力に
よる該対象物の透磁率変化に伴う該対象物の磁束の時間
的変化量に応じた信号を生成する磁束変化検出手段と、
該磁束変化検出手段により生成された信号を前記対象物
に生じた応力の時間的変化量を示すものとして該信号に
より示される前記対象物に生じた応力の時間的変化量を
積分する積分手段とを備え、該積分手段により得られた
積分値により前記対象物に生じた応力の大きさを測定す
ることを特徴とする応力測定装置。4. A stress measuring device for measuring a magnitude of a stress generated in an object to which a load is applied, wherein the object is made of a magnetostrictive body which changes a magnetic permeability according to a stress generated in the object. DC magnetic field applying means for applying a DC magnetic field to an object, and according to a temporal change amount of a magnetic flux of the object due to a change in magnetic permeability of the object due to a stress generated in the object in a state where the DC magnetic field is applied. Magnetic flux change detecting means for generating a signal,
Integrating means for integrating the signal generated by the magnetic flux change detecting means as an indicator of the temporal change of the stress applied to the object, and integrating the temporal change of the stress applied to the object indicated by the signal; Wherein the magnitude of the stress generated in the object is measured based on the integrated value obtained by the integrating means.
電流を通電したコイルから成ることを特徴とする請求項
1乃至4のいずれかに記載の記載の応力測定装置。5. The stress measuring device according to claim 1, wherein said DC magnetic field applying means is formed of a magnet or a coil to which a DC current is applied.
極性をもって着磁された前記対象物自身により構成され
ていることを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記
載の応力測定装置。6. The stress measuring apparatus according to claim 1, wherein said DC magnetic field applying means is constituted by said object itself magnetized with a magnetic polarity in advance.
ことを特徴とする請求項1乃至6のいずれかに記載の測
定装置。7. The measuring apparatus according to claim 1, wherein said magnetic flux change detecting means comprises a coil.
化検出手段の周囲に磁気シールド部材を設けたことを特
徴とする請求項1または3記載の応力測定装置。8. A stress measuring device according to claim 1, wherein a magnetic shield member is provided around said magnetostrictive body, DC magnetic field applying means and magnetic flux change detecting means.
化検出手段の周囲に磁気シールド部材を設けたことを特
徴とする請求項2または4記載の応力測定装置。9. The stress measuring device according to claim 2, wherein a magnetic shield member is provided around the object, the DC magnetic field applying means, and the magnetic flux change detecting means.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP15800496A JP3652444B2 (en) | 1996-06-19 | 1996-06-19 | Stress measuring device |
Applications Claiming Priority (1)
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JP15800496A JP3652444B2 (en) | 1996-06-19 | 1996-06-19 | Stress measuring device |
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---|---|
JPH102810A true JPH102810A (en) | 1998-01-06 |
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Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009145048A (en) * | 2007-12-11 | 2009-07-02 | Honda Motor Co Ltd | Magnetostrictive torque sensor device, magnetostrictive torque sensor device for electric steering, and calibration method for magnetostrictive torque sensor device |
WO2013018213A1 (en) * | 2011-08-03 | 2013-02-07 | 株式会社安川電機 | Positional displacement detector, robot hand, and robot system |
JP2015102507A (en) * | 2013-11-27 | 2015-06-04 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | Force sensor, force detection device using the same and force detection method |
US9784627B2 (en) | 2013-11-27 | 2017-10-10 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Load sensor, load detector including load sensor, and method for detecting load |
-
1996
- 1996-06-19 JP JP15800496A patent/JP3652444B2/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009145048A (en) * | 2007-12-11 | 2009-07-02 | Honda Motor Co Ltd | Magnetostrictive torque sensor device, magnetostrictive torque sensor device for electric steering, and calibration method for magnetostrictive torque sensor device |
WO2013018213A1 (en) * | 2011-08-03 | 2013-02-07 | 株式会社安川電機 | Positional displacement detector, robot hand, and robot system |
CN103814281A (en) * | 2011-08-03 | 2014-05-21 | 株式会社安川电机 | Positional displacement detector, robot hand, and robot system |
JP2015102507A (en) * | 2013-11-27 | 2015-06-04 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | Force sensor, force detection device using the same and force detection method |
US9784627B2 (en) | 2013-11-27 | 2017-10-10 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Load sensor, load detector including load sensor, and method for detecting load |
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